以培养创新型人才为导向的中药化学课程教学模式

王丽莉,邓雁如,邱峰,孙立丽,赵启铎,王莉宁

天津中医药大学中药学院 (天津 301617)

建设世界一流大学和一流学科是我国推动高等教育发展的一项重要举措,也是中国高等教育改革的一项重大战略决策。建设“双一流”,人才是第一资源。人才培养是高等教育的根本任务,同时人才培养也是一项复杂的工程。创新精神是当代人才必不可少的重要精神,一流人才培养需要具备创新思维。创新型人才培养是一流大学及一流学科建设的重要任务[1]。

在抗击新冠疫情的过程中,中医药发挥了不可替代的作用,国家在大力发展中医药事业的同时也迫切需要高素质创新型人才。2017年,世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单中公布,天津中医药大学中药学专业入选一流学科建设高校[2-3]。中药化学作为天津中医药大学“双一流”学科中药学的重要专业基础课之一,是一门结合中医药基本理论、运用现代科学技术研究中药有效成分的学科,它与中药新药的研究与开发密切相关,在中药学科中起着承上启下的枢纽作用。中药化学课程的授课目标不仅是让学生掌握相应的理论知识,更重要的是培养学生独立开展中药有效成分研究的创新思维与科研能力。以往中药化学教学多以课堂讲授为主,教学形式单一,较少引进新知识和新技术;实验教学中多以验证性试验为主,学生多为机械性操作,对实验原理及实验过程中出现的问题缺乏理解与深入的思考。在天津中医药大学中药学一流学科建设背景下,教学团队根据中药化学课程的教学目标,对课程教学内容、教学方法、实践教学模式以及考核方式进行了探索性研究,建立了基于中药学科“双一流”建设、以培养创新型人才为导向的中药化学课程教学模式,2021年中药化学入选首批国家一流线下课程。

1 教学内容

教学内容的设计合理与否直接关系到教学效果。中药化学课程的教学内容应与时俱进,紧跟国家战略和科学技术发展的脚步。教学团队在遵循原有教材授课重点的基础上,不断充实和更新课程内容,增加先进性和前沿性内容,让学生充分了解中药化学课程,调动学生学习的积极性,以顺应新时代背景下“双一流”高校培养创新型人才的需求。

1.1 思政元素与教学内容的融入

让学生树立正确的人生观、价值观和世界观是创新型人才培养的首要任务。课程思政是一种理念,也是一种方法,其目的就是让思政内容与专业课程有机结合,从而达到提高学生思想政治水平的目的。

中药化学是传统中医药文化与现代科学的有机结合,授课内容主要包括中药有效成分的结构类型、理化性质、提取分离和结构鉴定,该课程包含了丰富的中医药文化和现代科学思维。笔者在教学过程中充分挖掘课程知识中的思政元素,以三萜皂苷类化合物章节为例,将文化传承、职业道德和创新精神融入教学中,让思想政治素质与专业知识的学习相互促进,以提升学生的个人素养。

1．1．1 文化传承与教学的融合

笔者在讲授达玛烷型四环三萜代表性化合物的过程中,采用案例式教学的方法,以“百草之王”人参中含有的人参皂苷为例,向学生介绍人参皂苷以及含有人参皂苷的传统中药人参的生物活性;针对人参皂苷及人参在增强免疫力方面的治疗优势,以“故事”为主线,通过挖掘专业知识背后的故事,选取代表性案例说明传统中药人参在抗击新冠疫情中的作用,从而引入民族精神、传统文化自信等思政元素。

1.1.2 职业道德与教学的融合

在讲授皂苷类化合物溶血特性的过程中,教师应将药学工作者应具备的责任意识和实事求是的科研态度融入教学内容中。药品是预防、治疗、诊断人的疾病,有目的地调节人的生理机能并规定有适应证或者功能主治、用法和用量的物质。作为一种特殊的商品,药品直接关系着人民群众的身体健康和生命安全。具有溶血特性的皂苷类化合物不能用于静脉注射或肌肉注射,否则会带来严重的不良反应。“齐二药”事件、欣弗药品不良事件、乌苏里江双黄连注射液致死事故等,都说明安全性在药物研究与开发过程中的重要性。从事药品研究与开发的药学专业人才,必须具备极强的责任感和严谨的科研作风。

1.1.3 创新精神与教学的融合

五环三萜是三萜类化合物中一类重要的结构类型,近年来的研究发现五环三萜类化合物对多种肿瘤具有较好的抑制作用,且毒副作用较小,已成为科研关注的热点[5]。熊果酸和积雪草酸为五环三萜的代表性化合物,笔者除讲述其结构类型及结构特征外,还向学生介绍它们在抗肿瘤方面的研究进展,如熊果酸在治疗直肠癌、积雪草酸在治疗胃癌和宫颈癌等方面的开发潜力。

1.2 前沿技术及方法的扩充,提升学生的科研思维及创新意识

科学创新思维的培养不仅需要学生具备归纳总结和分析问题的能力,还应引导学生形成创新意识。中药化学的科学研究与现代科学技术的发展密切相关,而科学技术的发展日新月异,因此,中药化学课程内容也应与时俱进,适时更新。

中药化学是一门不断发展变化的学科,而教材的修订则无法紧跟科技前沿,目前很多版本的教材中仍然保留一些老旧的知识点。比如提取分离部分,一些传统方法在现代科研和生产过程中已被逐渐淘汰。随着科技的发展,新的技术和方法不断涌现,教师应通过查询和检索文献资料,在相应章节的授课过程中适当地引入学科发展前沿方面的内容,如在讲解中药有效成分提取分离方法时,将基质固相分散萃取法[6]、分散液液微萃取法[6]、分子印记提取技术[7]、闪式提取法[8]等最新的方法和技术融入具体的实例讲授,科研成果成为教学内容的养分,由此开阔了学生的视野,丰富了教学内容,克服了书本内容的枯燥晦涩,促进学生在中药化学专业领域的探索和创新。

2 线上线下相结合的教学方法

笔者在线下授课的过程中,既有传统式的课堂讲授,又有实践式、讨论式、翻转课堂等多种教学方法,这些教学手段的应用,在一定程度上激发了学生学习的热情,但培养创新型人才,仅仅采用线下教学模式是远远不够的。近年来信息技术飞速发展,线上线下相结合的混合式教学模式得到了广泛的应用和发展。这种教学方法结合了线下教学和线上信息技术的优势,在提高教学效果的基础上,对启发学生的创新思维具有一定的作用。

中药化学作为中药学的一门专业课程,各大网络平台中的在线资源很多,但是这些在线课程的教学重点、难点以及讲授的方式与本校中药化学教学存在较大差别,为了促进线上教学和线下教学的融合,2019年,教学团队精心制作了中药化学在线开放课程,率先在智慧树平台发布(http://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000009015/16889/12)。该在线课程以章节为主线,每一章按不同的知识点再细分成独立的小结,每一小结时长约10分钟。该课程在智慧树平台正式上线已完整运行7个学期,截至目前,该课程累计选课人数8910余人,累计学校38所。中药化学在线课程学习响应度较高,师生互动比较活跃,智慧树平台累计师生互动次数2.62万次,考试参与人数累计4249人,考试通过人数累计2282人。该课程的高质量和混合式运行模式得到智慧树网与东西部高校课程共享联盟的高度认可,2021年春夏学期被评为智慧树网“一流学科建设高校精品课程”。

在中药化学授课过程中,笔者利用已建立的线上资源,采用线上线下相结合的教学方法。在正式开展线下授课之前,教师在智慧树平台发布预习任务,学生根据布置的预习通知,观看相应章节的教学视频,预习本次课的教学内容。针对中药化学线下课程中的重点内容,教学团队在线上资源中设置了4次直播见面课程,每次见面课的授课时间为1小时,4次见面课的主题内容分别是色谱分离法、黄酮类化合物的结构解析、挥发油的提取和分离、生物碱的理化性质。见面课的学习可以加强学生对于中药化学课程学习中重点和难点内容的理解。中药化学线上资源建设有章节测试和习题库,学生学完相应的线下教学内容后可以自主测试,检验和巩固自身的学习成效。线上线下相结合的教学方式,提高了学习效果,学生对此种授课方式给予了积极的评价。

3 实践教学模式

中药化学课程理论课学时为54,实验课学时为81。实验课是学生动手能力培养的基本平台,也是创新思维形成的孵化器。传统的中药化学实验教学模式虽然成功率较高,但教学过程中也逐渐暴露出许多问题,如设计性和探索性实验偏少,不利于学生创新思维的培养;考核评价重结果轻过程,不能充分体现实验教学的目的和创新型人才培养的导向。教学团队在传统教学模式的基础上进行了改革,对中药化学实验课程体系进行了优化,建立了中药化学“综合-设计-协作-创新”多层次多模式的实践教学体系。该教学体系既有综合性实验和设计性试验,又有针对创新人才培养的中药综合设计性实验和中药化学科研训练课程(图1)。

综合性实验是让学生掌握常用中药化学成分(包括生物碱类、黄酮类、内酯类)的提取分离及检识和鉴定方法,从而将中药化学的理论知识和实践操作融会贯通;设计性实验由学生根据中药中含有的化学成分类型,设计合理的提取分离路线,对所分离得到的化合物进行检识和结构鉴定;中药综合设计性实验是以中药化学学科为切入点,融合了中药鉴定学、中药分析学、中药药剂学和中药药理学多个中药学专业课程,旨在培养学生自主学习、综合应用、团队合作和科研创新等多方面能力;中药化学科研训练课程则为学校创新班的学生配备科研指导教师,结合教师的科研课题及学生自身的想法开设科研课题的研究。

3.1 中药化学综合性实验

综合性实验主要是强调实验内容的综合性和代表性。完成这部分实验,学生能够熟练掌握中药有效成分常用提取分离方法的实验操作,掌握不同提取分离方法的适用范围和选择依据,掌握不同化学成分类型的检识方法(包括薄层色谱检识和化学显色反应)。

3.2 中药化学设计性实验

中药化学设计性实验是学生根据所选择的设计性实验题目进行资料查询后,自主进行实验方案的设计,指导教师对实验方案进行审核修改,学生根据修改后的实验方案开展具体的实验操作。设计性实验有利于学生了解科学研究的思路、方法和步骤,有利于培养学生科学思维能力和创新能力,提高学生的自我学习能力和团队协作能力。

3.3 中药综合设计性实验

中药综合设计性实验以中药化学学科为切入点,融合了中药鉴定学、中药分析学、中药药剂学和中药药理学共五个中药学专业课程。实验过程中学生需利用所学中药学专业知识收集文献资料,确定技术路线和测试指标后完成实验方案的撰写。指导教师组织学生进行实验方案的讨论和修订,引导学生主动提出问题并协同合作共同解决问题,最终确定正式的实验方案。中药综合设计性实验的开设,培养了学生综合应用、相互沟通和科研创新等多方面的能力。

3.4 中药化学科研训练课程

要培养创新型人才,就要把课堂教学与科学研究紧密结合起来,吸引学生走进实验室,参与科研课题,在科研实践中锻炼成长。2020年起,为进一步强化中药创新班学生创新能力、科研思维和动手能力的培养,药物化学教研室开设了中药化学科研训练课程。中药化学的授课教师作为创新班学生的科研导师,充分发挥教师的科研优势,结合科研课题及学生自身的想法进行科研课题的研究,发挥导师与学生“一对一”的指导作用,从阅读科研文献、选题、实验、撰写工作报告等方面,引导学生主动参与科研实践,为学生从事科研工作夯实基础。

3.5 课程成绩评定方式

中药化学实践课程体系通过变革传统的考核方式,选用终结性评价与形成性评价相结合的多元化考核方式。中药化学实验课的形成性评价成绩包括预习、设计、操作、记录、分析和总结等部分,占总成绩的60%;终结性评价考试成绩占总成绩40%,采用笔试的方式就实验课中涉及的理论知识、实验操作规范和实验室注意事项对学生进行考核。

中药化学科研训练课的成绩评定方式由学生提交开题报告、实验记录、工作报告,由指导教师根据学生的表现给出平时分数为形成性成绩部分,占60%;终结性评价考试成绩则是通过答辩方式由指导教师构成的专家组评定,占40%。

4 结论

在天津中医药大学中药学一流学科建设背景下,教学团队根据中药化学课程的教学目标,对课程教学内容、教学方法、实践教学模式以及考核方式进行了探索性研究,通过对学生在中药化学课程学习中及学习后的调查,结果显示本门课程的学习令学生的综合能力、专业认可度以及创新能力均有明显提升。在今后的教学过程中,笔者将继续探索更加有效的教学方式,增加线上教学互动环节,探索学生参与科研实践的新模式,加强本科生实验室开放力度,带动更多师生参与课程教学,提升中药化学课程的影响力。